Ce materiale pot fi utilizate în turnarea cu spumă pierdută?

Casting de spumă pierdută (LFC) este un proces de turnare de precizie în care un model de spumă este încorporat în nisip necondiționat și metalul topit înlocuiește modelul. Selectarea materialelor este esențială pentru succes. Acest ghid prezintă categoriile cheie de materiale implicate.

1. Materiale de model (spumă):
Modelul constant definește geometria părții finale. Opțiunile primare sunt:

Polistiren extins (EPS): cea mai utilizată spumă. Oferă o stabilitate dimensională bună în timpul modelării, disponibilă în diverse densități și se vaporizează curat. EPS cu densitate mai mică (de exemplu, 16-20 kg/m³) este frecvent pentru părți mai mici, mai puțin complexe; Densitatea mai mare (de exemplu, 24-30 kg/m³) oferă o mai bună finisare a suprafeței și o rezistență pentru modele mai mari sau mai complexe.

Polymetilmetacrilat extins (EPMMA): utilizat atunci când defectele de carbon reduse sunt critice, în special în piesele turnate feroase. EPMMA se descompune mai curat decât EPS, lăsând mai puține reziduuri de carbon. Cu toate acestea, în general este mai scump și poate fi mai dificil de procesat.

Copolimeri (de exemplu, STMMA - stiren -metilmetacrilat): amestecuri de EPS și EPMMA, care vizează echilibrarea costurilor, ușurința de utilizare și reziduurile de carbon. STMMA este din ce în ce mai popular pentru piesele turnate din oțel, unde EPS ar putea cauza probleme, dar EPMMA pură este prohibitivă cost.

Spume de specialitate: pentru aplicații specifice care necesită temperaturi de descompunere mai mari sau proprietăți unice.

2. Materiale de acoperire:
O acoperire refractară aplicată modelului de spumă este esențială. Servește mai multe funcții:

Baza refractară: oferă o barieră între metalul topit și nisip, prevenind eroziunea și penetrarea metalelor. Bazele comune includ:

Faina/nisipul de zircon: refractorie excelentă și stabilitate termică, preferate pentru aliaje din oțel și la temperaturi ridicate.

Făină de silice: rentabil, utilizat pe scară largă pentru fier și aluminiu, dar are o refractare mai mică decât zirconul.

Silicații de alumină (de exemplu, Mullite, argilă Kaolin): oferă performanțe bune pentru diverse metale.

Grafit: adesea utilizat în combinație cu alte refractare, în special pentru turnarea fierului, pentru a îmbunătăți finisajul suprafeței și pentru a reduce defectele de carbon lustru.

Binder: ține particulele refractare împreună și aderă acoperirea la spumă. Liantarii comuni includ silice coloidală pe bază de apă, latex și lianți anorganici. Alegerea afectează rezistența acoperirii, permeabilitatea și caracteristicile de ardere.

Aditivi: modificați proprietăți precum:

Permeabilitate: critic pentru a permite gazelor de descompunere a modelului să scape prin acoperire în nisip. Aditivii precum perlitul sau fibrele specifice pot spori permeabilitatea.

Umezire/flux: agentul de tensioactivi asigură chiar și aplicarea acoperirii pe suprafața spumei hidrofobe.

Reologie: îngroșările controlează vâscozitatea pentru scufundare sau pulverizare.

Rata de uscare: afectează timpul ciclului de producție.

3. Agregat de modelare (nisip):
Nisipul uscat, necondiționat înconjoară modelul acoperit și oferă suport pentru matriță.

Nisip de silice: cea mai comună și economică alegere pentru multe aplicații.

Nisip de olivină: utilizat în cazul în care o capacitate mai mare de căldură sau o expansiune termică mai mică decât silice este benefică sau pentru a reduce expunerea la praf de silice.

Nisip cromit: utilizat pentru conductivitatea termică ridicată și proprietățile de răcire în secțiuni specifice.

Nisip de zircon: oferă o stabilitate termică excelentă și o expansiune termică scăzută, dar este semnificativ mai scump. Utilizat pentru aplicații critice sau secțiuni subțiri.

Proprietate cu nisip cheie: uscăciunea este primordială. Orice umiditate poate duce la defecte de gaz. Nisipul este de obicei răcit și uscat după recuperare.

4.. Metale de turnare:
Turnarea cu spumă pierdută este versatilă, potrivită pentru o gamă largă de aliaje feroase și neferoase:

Feroasă:

Fier gri: turnat foarte frecvent folosind LFC, beneficiind de capacitatea procesului de a produce forme complexe cu o precizie dimensională bună.

Fier ductil: de asemenea, utilizat pe scară largă. Controlul atent al permeabilității de acoperire și al parametrilor de turnare este crucial pentru a evita defectele legate de gazele de reacție de magneziu.

Oțeluri de carbon și oțeluri cu aliaj scăzut: din ce în ce mai popular pentru componente complexe. Necesită acoperiri cu permeabilitate ridicată și deseori modele EPMMA/STMMA pentru a reduce la minimum preluarea carbonului.

Oțeluri inoxidabile: utilizate pentru componente rezistente la coroziune. Necesită un control strict asupra descompunerii modelului și a evacuării gazelor.

Non-front:

Aliajele de aluminiu: extrem de potrivite pentru LFC, permițând piese complexe, cu pereți subțiri, cu finisare excelentă a suprafeței. EPS este utilizat aproape exclusiv.

Aliaje de cupru (bronz, alamă): turnat cu succes folosind procesul, necesitând adesea formulări specifice de acoperire.

Aliaje de magneziu: utilizate, care necesită considerații atente de siguranță în timpul turnării din cauza reactivității magneziului.

Considerații de selecție a materialelor:

Metal fiind turnat: dictează tipul de spumă (EPS vs. EPMMA/STMMA pentru nevoi cu conținut scăzut de carbon), refractare de acoperire (zircon pentru oțel) și tip de nisip.

Dimensiunea părții și complexitatea: influențează densitatea spumei (mai mare pentru modele complexe/mari) și cerințe de permeabilitate de acoperire.

Cerințe de finisare a suprafeței: spumă cu densitate mai mare și acoperiri refractare mai fine, în general, produc mai bine finisaj de suprafață.

Toleranțe dimensionale: proprietățile spumei și consistența aplicației de acoperire sunt factori critici.

Cost: Echilibrarea cerințelor de performanță (de exemplu, EPMMA, zircon) față de costurile materiale este esențială.

Tabelul rezumat: Categorii cheie de materiale

Tabelul rezumat: Categorii cheie de materiale